Metabolit-Profiling

Verbundprojekt BIMOTEC - Optimierung von Buchweizen durch moderne Züchtungsmethoden zur Produktion von Nahrungsmitteln und Wertschöpfung biobasierter Rohstoffe

Buchweizen gewinnt als gesundes, glutenfreies Pseudogetreide in der modernen Ernährung zunehmend an Bedeutung. Die Körner und Blätter dieser Kulturpflanze sind reich an industriell nutzbaren Sekundärmetaboliten, die gesundheitsfördernde Eigenschaften besitzen und vielseitig in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt werden können.

Ziel der BIMOTEC-Initiative ist es, den Buchweizenanbau in Deutschland zu stärken, indem optimierte Bedingungen für die Züchtung lokaler Sorten für die Zweitfruchtkultivierung geschaffen werden. Dies steigert nicht nur die Erträge für die Landwirte, sondern fördert auch die Agrobiodiversität.

Die Forschenden verfolgen einen innovativen »Dual-Use-Ansatz«, der sowohl die Nutzung der Buchweizenkörner für die Nahrungsmittelproduktion als auch die Verarbeitung der Restbiomasse umfasst. Die Blätter und Samenschalen liefern wertvolle sekundäre Pflanzenstoffe, während die Lignozellulose aus den Stängeln als Rohstoff genutzt werden kann. Ein Schwerpunkt, der unter anderem am Fraunhofer IME bearbeitet wird, liegt auf der Quantifizierung und Verwertung von industriell relevanten Metaboliten und anderen bioökonomisch wertvollen Inhaltsstoffen.

Zur Entwicklung klimaresistenter lokaler Sorten kommen verschiedene Methoden zum Einsatz. Durch Phäno- und Genotypisierung sowie Metabolit-Profiling werden relevante Merkmale verschiedener Buchweizen-Akzessionen und-Sorten in Gewächshaus- und Feldexperimenten analysiert, wie deren Reaktion auf Trockenheit und den Anbau auf marginalen Böden. Die abgeleiteten Markersysteme werden die Züchtung von Buchweizen unterstützen, indem sie die gezielte Kombination der gewünschten Merkmale verschiedener Akzessionen und Sorten ermöglichen.

In Feldversuchen und im Praxisanbau von Buchweizen quantifiziert BIMOTEC die Kornerträge und -qualität. Die erfassten Daten fließen in die Verbesserung eines agronomischen Wachstumsmodells ein, das für die Züchtung und Anbaupraxis gleichermaßen von Bedeutung ist. Darüber hinaus kommen Genome Editing-Technologien als Grundlage für zukünftige Züchtungsaktivitäten zum Einsatz. Ein Ziel der Züchtung ist die Entwicklung eines kompakteren Habitus mit stabilen Erträgen.

Die Züchtung von Buchweizen als Dual-Use-Pflanze bietet großes Potenzial zur Etablierung innovativer Wertschöpfungsketten und zur Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft.

Partner

Forschungszentrum Jülich GmbH - IBG-2: Institute of Plant Sciences (Koordinator), IBG-4: Institute of Bioinformatics

Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung

Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Pflanzenbau

Phytowelt GreenTechnologies GmbH

 

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